JP5068890B2 - 圧縮機及びヒートポンプ式給湯機 - Google Patents

Description

この発明は、密閉シェル内に二つの圧縮機構部を備えた圧縮機、及びこの圧縮機が組み込まれたヒートポンプ式給湯機に関するものである。

従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルやヒートポンプサイクルにおいて用いられる二段圧縮式の冷媒圧縮機（以下、二段圧縮機と略称する）としては、例えば特許文献１に示すものが知られている。
このものの場合、密閉シェル内に低段圧縮機構部と高段圧縮機構部とが収納され、該両圧縮機構部とこれを駆動するモータによって、低圧側熱交換器（蒸発器等）で熱交換した冷媒を低段圧縮機構部に吸入し、圧縮された冷媒は低段圧縮機構部から吐出され、連通配管を通って高段圧縮機構部に吸入され再び圧縮された後、密閉シェル内に吐出され、さらには、二段圧縮機の密閉シェルの上部に設けられた吐出配管から二段圧縮機の外回路に吐出されるようになっている。

そして、上記圧縮機を用いたヒートポンプサイクル式給湯機では、圧縮機構部で冷媒を高温高圧に圧縮し、この冷媒は高圧側熱交換器（凝縮器やガスクーラ等）に送られ、そこで水と熱交換して、水を常温から加熱昇温して温水を供給している。

また、２シリンダ単段圧縮機（以下、単段圧縮機と略称する）として、例えば特許文献２に示すものが知られている。
このものの場合、密閉シェル内に２つの圧縮機構部が収納され、該両圧縮機構部とこれを駆動するモータによって、低圧側熱交換器（蒸発器等）で熱交換した冷媒を２つの圧縮機構部でそれぞれ吸入、圧縮された後、密閉シェル内に吐出され、さらに密閉シェルの上部に設けられた吐出配管より単段圧縮機の外回路に吐出するようになっている。

特開２０００−８７８９２号公報 実開昭５６−５０７９３号公報

上記構成の二段圧縮機、単段圧縮機を用いた給湯機では、モータ、密閉シェル、圧縮機構部及び連通配管等からなる圧縮機の構成部品は、起動時には外気温度に等しいため、圧縮機構部で圧縮された冷媒は、圧縮機の構成部品によって冷やされるので、密閉シェルから吐出する冷媒は、水を加熱するのに十分な高温高圧状態に達するのに時間を要してしまい、そのため所望温度の温水を供給できるまでに長時間を要してしまうという問題点があった。
特に、圧縮機の構成部品のうちでも、密閉シェルは、熱容量の占める割合が大きく、かつ表面積も大きく外気に対して放熱も大きいことが、所望の温水を達成するのに時間を要してしまうことに対する最大の要因になっていた。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、圧縮機起動時に圧縮機構部から吐出された高温の冷媒が高温状態のまま外部に送られる圧縮機を得ることを目的とするものである。
また、この発明は、所望温度の温水を起動時から短時間で供給することができるヒートポンプ式給湯機を得ることを目的とするものである。

この発明に係る圧縮機は、密閉シェル内に、第１圧縮機構部と、第２圧縮機構部と、第１圧縮機構部及び第２圧縮機構部を駆動するモータとが収納され、第１吸入配管部から吸入された冷媒は、前記第１圧縮機構部に吸入、圧縮された後、第１吐出マフラを介して前記密閉シェル内に吐出され、その後、端部が前記密閉シェルに接続された第１吐出配管を通じて外部に送られ、また第２吸入配管部から吸入された冷媒は、前記第２圧縮機構部に吸入、圧縮された後、第２の吐出マフラを介して前記密閉シェル内に吐出され、その後前記第１吐出配管を通じて外部に送られる圧縮機において、
前記第１吐出配管に設けられた第１開閉弁と、
前記第１吐出マフラ及び前記第２吐出マフラに接続され、前記第１圧縮機構部及び前記第２圧縮機構部からの前記冷媒を前記密閉シェルの外側を通って前記第１吐出配管の前記第１開閉弁の下流側に導く第２吐出配管と、
この第２吐出配管に設けられた第２開閉弁と
を備え、前記第１吐出配管及び前記第２吐出配管に流れる前記冷媒の流量は、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁の開閉動作により制御される。

この発明による圧縮機によれば、圧縮機起動時に圧縮機構部から吐出された高温の冷媒を高温状態のまま外部に送ることができるという効果がある。
また、この発明によるヒートポンプ式給湯機によれば、所望温度の温水を起動時から短時間で供給されるという効果がある。

この発明の実施の形態１の二段ロータリ圧縮機を用いた一例を示す冷媒回路図である。 この発明の実施の形態１の二段ロータリ圧縮機を用いた他の例を示す冷媒回路図の別の一例である。 図１、図２の冷媒回路図に示された二段ロータリ圧縮機を示す構成図である。 図３の二段ロータリ圧縮機の圧縮機構部を示す構造図である。 図３の二段ロータリ圧縮機の圧縮機構部を示す断面図である。 図６（ａ）は図３の二段ロータリ圧縮機の二段直列通常運転モードを示す図、図６（b）は図３の圧縮機の二段直列直出し運転モードを示す図である。 図３の二段ロータリ圧縮機を用いた各運転モードにおける冷媒の吐出温度と時間との関係を示す図である。 図８（ａ）〜図８（ｄ）は図３の第２吐出配管が密閉シェルに取り付けられる各々の例を示す図である。 この発明の実施の形態２による二段ロータリ圧縮機の運転状態を示す図である。 この発明の実施の形態３の二段ロータリ圧縮機を用いた一例を示す冷媒回路図である。 この発明の実施の形態３の二段ロータリ圧縮機を用いた他の例を示す冷媒回路図である。 図１０、図１１の冷媒回路図に示された二段ロータリ圧縮機を示す構成図である。 図１３（ａ）は図１２の二段ロータリ圧縮機の二段直列通常運転モードを示す図、図１３（b）は図１２の二段ロータリ圧縮機の並列直出し運転モードを示す図である。 図１２の二段ロータリ圧縮機を用いた各運転モードにおける冷媒の吐出温度と時間との関係を示す図である。 この発明の実施の形態４の２シリンダ単段圧縮機を用いて例を示す冷媒回路図である。 図１５の２シリンダ単段圧縮機を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による２シリンダ単段圧縮機の圧縮機構部を示す断面図である。 図１８（ａ）は図１６の２シリンダ単段圧縮機の並列通常運転モードを示す図、図１８（ｂ）は図１６の２シリンダ単段圧縮機の並列直出し運転モードを示す図である。 図１６の２シリンダ単段圧縮機を用いた各運転モードにおける冷媒の吐出温度と時間との関係を示す図である。 図２０（ａ）〜図２０（ｄ）は図１６の第１吐出配管部、第２吐出配管部を密閉シェルに取り付けられる各々の例を示す図である。 この発明の実施の形態５による２シリンダ単段圧縮機の運転状態を示す図である。 図２１に示した２シリンダ単段圧縮機と異なる位置に第１開閉弁部、第２開閉弁部が取り付けられた例を示す図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の二段ロータリ圧縮機（以下、二段圧縮機と略称する）が組み込まれたヒートポンプ式給湯機（以下、給湯機と略称する）の冷媒回路図、図２は給湯機の他の例を示す冷媒回路図である。
図１に示す給湯機の冷媒回路では、圧縮機の冷媒の吐出側に高圧側熱交換器であるガスクーラ３１が接続されている。このガスクーラ３１の冷媒の出口側は膨張弁３３と接続されている。この膨張弁３３の冷媒の出口側は低圧側熱交換器である蒸発器３４と接続されている。蒸発器３４の冷媒の出口側は圧縮機の吸入側と接続されている。
この給湯機の給湯運転時には、ガスクーラ３１に給水して低温な水と高温な冷媒とで熱交換して水を沸き上げる。

図２に示す給湯機の冷媒回路は、図１の冷媒回路にインジェクション回路を組み込んだ冷媒回路である。
このインジェクション回路は、ガスクーラ３１と膨張弁３３との間に設けられた内部熱交換器３２と、この内部熱交換器３２の下流側で分岐され途中内部熱交換器３２を通過した中間インジェクション配管３６と、この中間インジェクション配管３６に取り付けられた流量調整用膨張弁３５と、インジェクション開閉弁３７とを備えている。中間インジェクション配管３６の端部は、低段吐出配管６と高段吸入配管７との間に接続されている。
このインジェクション回路を備えることで、圧縮機から吐出した高温、高圧冷媒の一部がガスクーラ３１、内部熱交換器３２、中間インジェクション配管３６を通じて圧縮機に戻る、循環回路が形成され、高温、高圧冷媒の循環量が増大し、ガスクーラ３１における水の昇温能力が向上する。

図３は図１及び図２に示された二段圧縮機の構成図である。
この二段圧縮機は、密閉シェル１３内に中間プレート４８を挟んで低段圧縮機構部１及び高段圧縮機構部２が収納されている。また、密閉シェル１３内の上部にはモータ１２が収納されている。モータ１２は、低段圧縮機構部１及び高段圧縮機構部２と回転軸４１で連結されており、モータ１２を駆動させることでこれら低段圧縮機構部１、高段圧縮機構部２を駆動して冷媒を圧縮するようになっている。
低段圧縮機構部１には、低圧側熱交換器である蒸発器３４からの冷媒を低段圧縮機構部１に導くための低段吸入配管５が接続されている。低段圧縮機構部１は、低段吐出マフラ３、低段吐出配管６、高段吸入配管７を通じて高段圧縮機構部２と接続されている。低段吐出配管６及び高段吸入配管７は、途中密閉シェル１３の外側を迂回した冷媒通路を形成している。

密閉シェル１３の上部には先端部が密閉シェル１３内に臨んだ第１吐出配管８が設けられている。この第１吐出配管８はガスクーラ３１と接続されている。第１吐出配管８には「閉」動作により冷媒の流れを遮断する第１開閉弁１０が取り付けられている。
高段圧縮機構部２は、高段吐出マフラ４、第２吐出配管９を通じて第１吐出配管８の第１開閉弁１０の下流側と接続されている。第２吐出配管９は、密閉シェル１３の外側を通っている。第２吐出配管９の密閉シェル１３の外側では「閉」動作により冷媒の流れを遮断する第２開閉弁１１が取り付けられている。
なお、第１開閉弁１０、第２開閉弁１１は、ともに全開または全閉動作が可能な例えば電磁弁等が用いられる。

なお、図示していないが、モータ１２の近傍には、モータ１２の周囲の雰囲気温度を検知する温度センサが設けられている。この温度センサの値は、第１開閉弁１０及び第２開閉弁１１の開閉を制御する弁開閉制御手段（図示せず）に送られ、この弁開閉制御手段からの信号により、第１開閉弁１０、第２開閉弁１１は、全閉または全開に制御される。

図４は図３に示した低段圧縮機構部１を示す構成図である。
低段圧縮機構部１のシリンダ４５内では、モータ１２の回転軸４１にローリングピストン４２が嵌合されている。シリンダ４５内では、スプリング４４の弾性力でローリングピストン４２の周面に押圧されたベーン４３により、吸入室７０と圧縮室７１とに仕切られている。吸入室７０は吸入口４６を介して低段吸入配管５と連通している。圧縮室７１は吐出口４７を通じて低段吐出配管６と連通している。
この低段圧縮機構部１では、モータ１２が駆動して回転軸４１が回転することによって、冷媒は、蒸発器３４、低段吸入配管５を通じて吸入口４６から吸入され、圧縮されて吐出口４７から低段吐出配管６に吐出される。
なお、高段圧縮機構部２の構成も、低段圧縮機構部１と同じであり、その説明は省略する。

図５は図３に示した低段圧縮機構部１、高段圧縮機構部２を示す断面図である。
モータ１２の回転軸４１は、軸受４０により回転自在に支持されている。低段圧縮機構部１側の軸受４０には、低段吐出マフラ３が密閉シェル１３内と仕切って取り付けられている。この低段吐出マフラ３には、低段吐出配管６の先端部が貫通している。
高段圧縮機構部２側の軸受４０には、高段吐出マフラ４が密閉シェル１３内と開口部１００により連通して取り付けられている。高段吐出マフラ４には第２吐出配管９の先端部が貫通している。

次に、上記構成の二段圧縮機の動作について図６（ａ）、図６（ｂ）に基づいて説明する。
図６（a）は二段直列通常運転モードを示す図である。
即ち、第１吐出配管８に取り付けられた第１開閉弁１０は開で、第２吐出配管９に取り付けられた第２開閉弁１１は閉状態である。低段吸入配管５から吸入された低圧の冷媒は、低段圧縮機構部１で圧縮して中間圧となった後、低段吐出マフラ３内に吐出し、低段吐出配管６、高段吸入配管７を通して高段吸入口１６から高段圧縮機構部２内に吸入される。吸入された冷媒は、高段圧縮機構部２で高温、高圧冷媒となり、この冷媒は、高段吐出口１７、高段吐出マフラ４の開口部１００から密閉シェル１３内に吐出し、第１吐出配管８から高圧側熱交換器であるガスクーラ３１に送出される。

図６（ｂ）は二段直列直出し運転モードを示す図である。
即ち、第２吐出配管９に取り付けられた第２開閉弁１１は開で、第１吐出配管８に取り付けられた第１開閉弁１０は閉の状態である。
圧縮機起動時において密閉シェル１３が低温状態にある場合は、第２開閉弁１１を開け、また第１開閉弁１０を閉じることで、高段圧縮機構部２で高温、高圧冷媒となった冷媒は、吐出配管９を通じて密閉シェル１３の外側を通って第１吐出配管８の第１開閉弁１０の下流側に吐出する。即ち、高段圧縮機構部２から吐出した冷媒は、密閉シェル１３の内部を通過して冷却されるようなことはなく、第１吐出配管８からガスクーラ３１に送出される。

図７は上記実施の形態の二段圧縮機を用いた各運転モードにおける冷媒の吐出温度と時間との関係を示す図であり、本願発明者が実験により求めた図である。
二段圧縮機の起動時においては、二段圧縮機を構成する、密閉シェル１３、低段吐出マフラ３、高段吐出マフラ４、低段圧縮機構部１、高段圧縮機構部２等は、外気温度と等しい。従って、通常運転モード（図６（ａ））においては、起動時の高段圧縮機構部２から吐出する冷媒温度は、起動時から長時間経過した後の冷媒温度よりも低い。
そのため、高段圧縮機構部２から密閉シェル１３内に吐出し、第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出された冷媒温度が、給湯機として要求される出湯温度に達するまでに長時間を要してしまう。特に、二段圧縮機の構成部品のうち、密閉シェル１３の熱容量が占める割合が大きく、また表面積の大きな密閉シェル１３からの外気への放熱も大である。

これに対して、二段直列直出し運転モード（図６（ｂ））の場合、高段圧縮機構部２から吐出した冷媒は、密閉シェル１３の内部を通過して冷却されるようなことはなく、第２吐出配管９、第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出されるので、所望の出湯温度を得るのに必要な冷媒の目標設定温度に短時間で達成することができる。

図７に示した実験からも、一点鎖線で示した二段直列通常運転モードに比べて、点線で示した二段直列直出し運転モードの方が、所望の出湯温度を得るのに必要な冷媒の目標設定温度（例えば９０℃）に短時間で達成できることが分かった。

例えば、冷媒にＣＯ_２を使用したヒートポンプ式給湯機を運転する場合において、ＪＲＡ定格条件では１７℃の水を６５℃まで上昇させるが、このとき、高段圧縮機構部２から吐出する冷媒の吐出温度は８５〜９０℃が必要であり、二段直列通常運転モードでは１０〜２０分の時間を要していた。
これに対して、本願発明者が実験により二段直列直出し運転モードで運転することで、２〜４割程度の時間短縮が見込めることが分かった。

ところで、二段直列直出し運転モードを長時間続けた場合、高段圧縮機構部２から吐出した冷媒は、モータ１２の周囲を通過せず、モータ１２が冷媒により冷却されることがないので、モータ１２の周囲の雰囲気温度が上限温度（例えば１２０℃）を超える場合が想定される。
この場合には、温度センサからの信号が弁開閉制御手段に送られ、この弁開閉制御手段からの信号により、第１開閉弁１０を開状態、第２開閉弁１１を閉状態に切り替え、高段圧縮機構部２から吐出される吐出温度８５〜９０℃の冷媒をモータ１２側に流し、モータ１２を冷却することで、モータ１２の周囲の雰囲気温度が上限温度（例えば１２０℃）を超えないようにすることが可能である。

なお、上記実施の形態では、図５に示すように、第２吐出配管９を高段吐出マフラ４に直接取り付けた例について説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、図８（ａ）〜図８（ｄ）に示した例であってもよい。
図８（a）は、高段吐出マフラ４の開口部１００の近傍に第２吐出配管９の先端面が位置した例であり、図８（b）は、高段吐出マフラ４の近傍に第２吐出配管９の先端面が位置した例である。
また、図８（ｃ）、図８（ｄ）は、何れも高段吐出マフラ４が除かれており、図８（ｃ）は軸受４０の近傍に第２吐出配管９の先端面が位置した例であり、図８（ｄ）は軸受４０に第２吐出配管９の先端部が接続された例である。
図８（ａ）〜図８（ｄ）の例は、何れも第２吐出配管９の先端部が高段圧縮機構部２の近傍に位置しているので、高段圧縮機構部２から吐出した冷媒は、さほど温度低下することなく、第２吐出配管９から密閉シェル１３の外部に導出される。

実施の形態２．
図９は実施の形態２による二段圧縮機の運転状態を示す図である。
この実施の形態では、第１開閉弁１０Ａ、第２開閉弁１１Ａが開度調整可能な、例えばニードル開閉弁が用いられている。
また、モータ１２の周囲の雰囲気の温度を温度センサ（図示せず）で常に検知しておき、その温度センサの値に応じて第１開閉弁１０Ａ、第２開閉弁１１Ａの開度を調整する弁開度調整手段（図示せず）を備えている。
その他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態では、二段圧縮機の起動時において、第２開閉弁１１Ａが全開、第１開閉弁１０Ａが全閉状態で、二段圧縮機が運転を続け、例えばモータ１２の運転上限温度（例えば１２０℃）の近くまで上昇した場合、弁開度調整手段からの信号により、温度センサの値に応じて、第２開閉弁１１Ａの開度が低下し、第１開閉弁１０Ａの開度が零からある開度に上昇する。
このようにすることで、モータ１２側にも、例えば８５〜９０℃の冷媒が温度センサの値に応じて適量流れることで、モータ１２は、運転上限温度を超えることはなく、かつ第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出される冷媒の温度を高温に保つことができる。
なお、第１開閉弁１０Ａ、第２開閉弁１１Ａの少なくとも一方が開度調整可能な開閉弁で、他方が例えば電磁弁等の全開または全閉作動する開閉弁であってもよく、第１開閉弁１０Ａまたは第２開閉弁１０Ｂの一方の開閉弁を全開とし、他方の開閉弁の開度を調整して、モータ１２側に流れる冷媒流量と第２吐出配管９に流れる冷媒流量の割合を調整するようにしてもよい。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３の二段圧縮機が組み込まれたヒートポンプ式給湯機の冷媒回路図、図１１はヒートポンプ式給湯機の他の例を示す冷媒回路図、図１２は、図１０及び図１１に示した二段圧縮機の構成図である。
この実施の形態では、密閉シェル１３の外側で低段吸入配管５から分岐し密閉シェル１３の外側を通って低段吐出配管６に接続された高段吸入配管部２０と、この高段吸入配管部２０及び低段吐出配管６と接続されているとともに、冷媒を高段圧縮機構部２に導く高段吸入配管７と、密閉シェル１３の外側で低段吐出配管６の分岐点１０１から分岐し密閉シェル１３の外側を通って冷媒を第１吐出配管８の第１開閉弁１０の下流側に導く第３吐出配管２１とを備えている。
また、高段吸入配管部２０には第３開閉弁２２が取り付けられている。低段吐出配管６の分岐点１０１の下流側には、第４開閉弁２３が取り付けられている。第３吐出配管２１には、第５開閉弁２４が取り付けられている。
第３開閉弁２２、第４開閉弁２３及び第５開閉弁２４は、第１開閉弁１０、第２開閉弁１１と同様に、ともに全開または全閉動作が可能な例えば電磁弁等が用いられる。
なお、第４開閉弁２３、第５開閉弁２４については、分岐点１０１に三方切換弁を取り付けることで一つの弁で代用可能である。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

次に、上記構成の二段圧縮機の動作について図１３（ａ）、図１３（ｂ）に基づいて説明する。
図１３（a）は二段直列通常運転モードを示す図である。
即ち、第１開閉弁１０は全開、第２開閉弁１１は全閉、第３開閉弁２２は全閉、第４開閉弁２３は全開、第５開閉弁２４は全閉状態である。
低段吸入配管５から吸入された低圧の冷媒は、低段圧縮機構部１で圧縮して中間圧となった後、低段吐出マフラ３内に吐出し、低段吐出配管６、高段吸入配管７、高段吸入口１６を通して高段圧縮機構部２内に吸入される。吸入された冷媒は、高段圧縮機構部２で高温、高圧冷媒となり、この冷媒は、高段吐出口１７、高段吐出マフラ４の開口部１００から密閉シェル１３内に吐出し、第１吐出配管８から高圧側熱交換器であるガスクーラ３１に送出される。

図１３（ｂ）は並列直出し運転モードを示す図である。
即ち、第１開閉弁１０は全閉、第２開閉弁１１は全開、第３開閉弁２２は全開、第４開閉弁２３は全閉、第５開閉弁２４は全開状態である。
圧縮機起動時において密閉シェル１３が低温状態にある場合は、低段吸入配管５から吸入された冷媒の一部は、低段圧縮機構部１、低段吐出口１５、低段吐出マフラ３、分岐点１０１、第３吐出配管２１、第１吐出配管８からガスクーラ３１に送出される。
また、低段吸入配管５から吸入された冷媒の残りは、高段吸入配管部２０、高段吸入配管７、高段吸入口１６を通して高段圧縮機構部２内に吸入される。吸入された冷媒は、高段圧縮機構部２で高温、高圧冷媒となり、この冷媒は、高段吐出口１７、第２吐出配管９、第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出される。

図１４は実施の形態３の圧縮機を用いた各運転モードにおける冷媒の吐出温度と時間との関係を示す図であり、本願発明者が実験により求めた図である。
この図から分かるように、実線で示した、実施の形態３の並列直出し運転モードは、点線で示した、実施の形態１の二段直列直出しモードと比較して、所望の出湯温度を得るのに必要な冷媒の目標設定温度（例えば９０℃）がさらに短時間で達成される。

この並列直出し運転モードでは、低段圧縮機構部１及び高段圧縮機構部２のそれぞれから冷媒を吐出することで、二段直列直出しモードに比べて冷媒の循環量が増加され、実施の形態１の圧縮機を用いた場合と比較して、所望の出湯温度を短時間で達成することができる。
なお、並列直出し運転モードでの運転を続けることで、モータ１２の上限温度（例えば１２０℃）に接近したとき、温度センサは温度信号を弁開閉制御手段に送り、この弁開閉制御手段からの信号により、第１開閉弁１０及び第４開閉弁２３は全開、第２開閉弁１１、第３開閉弁及び第５開閉弁２４は全閉にそれぞれ切り替えられ、二段直列通常運転モードに切り替えて運転される。従って、モータ１２の上限温度を超えないようにすることが可能である。

なお、この実施の形態においても、第２吐出配管９は、実施の形態１と同様に図５に示すように高段吐出マフラ４に直接接続してもよく、また図８（a）〜図８（ｄ）に示したと同様の構成であってもよい。
これらの構成を採用することで、高段圧縮機構部２から吐出した冷媒は、さほど温度低下することなく、第２吐出配管９から密閉シェル１３の外部に導出され、ガスクーラ３１に送られる。
また、第１開閉弁１０〜第５開閉弁２４については、開度調整可能な例えばニードル弁を用いてもよいのは勿論である。

実施の形態４．
図１５はこの発明の実施の形態４の２シリンダ単段圧縮機（以下、単段圧縮機と略称する）を組み込んだヒートポンプ式給湯機の冷媒回路図である。
図１５示す給湯機の冷媒回路では、単段圧縮機の冷媒の吐出側は高圧側熱交換器であるガスクーラ３１と接続されている。このガスクーラ３１の冷媒の出口側は膨張弁３３と接続されている。この膨張弁３３の冷媒の出口側は低圧側熱交換器である蒸発器３４と接続されている。この蒸発器３４の冷媒の出口側は吸入配管５０を介して吸入マフラ５１と接続されている。吸入マフラ５１の冷媒の出口側は第１吸入配管部５２、第２吸入配管部５３を通じて単段圧縮機と接続されている。

図１６は図１５に示した単段圧縮機の構成図である。
この単段圧縮機は、密閉シェル１３内に中間プレート４８を挟んで第１圧縮機構部５４及び第２圧縮機構部５５が収納されている。また、密閉シェル１３内の上部にはモータ１２が収納されている。モータ１２は、第１圧縮機構部５４及び第２圧縮機構部５５と回転軸４１で連結されており、モータ１２が駆動することでこれら第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５を駆動して冷媒を圧縮するようになっている。
第１圧縮機構部５４には冷媒を吸入するための第１吸入配管部５２が接続されている。第１圧縮機構部５４は、第１吐出マフラ５６を通じて第１吐出配管部５８と接続されている。
第２圧縮機構部５５には冷媒を吸入するための第２吸入配管部５３が接続されている。第２圧縮機構部５５は、第２吐出マフラ５７を通じて第２吐出配管部５９と接続されている。
第２吐出配管９の下流側は、一端部が第１吐出配管８の第１開閉弁１０の下流側と接続されている。第２吐出配管９の上流側は、第１吐出マフラ５６と接続された第１吐出配管部５８、及び第２吐出マフラ５７と接続された第２吐出配管部５９を構成している。第２吐出配管９の、第１吐出配管部５８及び第２吐出配管部５９の下流側には第２開閉弁１１が取り付けられている。

密閉シェル１３の上部には先端部が密閉シェル１３内に臨んだ第１吐出配管８が設けられている。この第１吐出配管８はガスクーラ３１と接続されている。第１吐出配管８には「閉」動作により冷媒の流れを遮断する第１開閉弁１０が取り付けられている。
なお、第１開閉弁１０、第２開閉弁１１は、ともに全開または全閉動作が可能な例えば電磁弁等が用いられる。

モータ１２の近傍には、モータ１２の周囲の雰囲気温度を検知する温度センサが設けられており、この温度センサの信号は、第１開閉弁１０及び第２開閉弁１１の開閉を制御する弁開閉制御手段（図示せず）に送られ、この弁開閉制御手段からの信号により、第１開閉弁１０、第２開閉弁１１は、全閉または全開に制御される。

図１７は図１６の第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５を示す断面図である。
モータ１２からの回転軸４１は軸受４０により、回転自在に支持されている。第１圧縮機構部５４側の軸受４０には、密閉シェル１３内と連通させる開口部１００を有する第１吐出マフラ５６が取り付けられている。第１吐出マフラ５６には、第１吐出配管部５８の先端部が貫通している。
第２圧縮機構部５５側の軸受４０には、密閉シェル１３内と連通させる開口部１００を有する第２吐出マフラ５７が取り付けられている。第２吐出マフラ５７には、第２吐出配管部５９の先端部が貫通している。

次に、上記構成の単段圧縮機の動作について図１８（ａ）、図１８（ｂ）に基づいて説明する。
図１８（ａ）は並列通常運転モードを示す図である。
即ち、第１吐出配管８に取り付けられた第１開閉弁１０は開で、第２吐出配管９に設けられた第２開閉弁１１は閉状態である。吸入配管５０から吸入マフラ５１に吸入された低圧の冷媒は、第１吸入配管部５２、第２吸入配管部５３を通じて分流され、それぞれ第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５で圧縮されて高温、高圧の冷媒となる。この冷媒は、第１吐出マフラ５６、第２吐出マフラ５７のそれぞれの開口部１００から密閉シェル１３内に吐出し、第１吐出配管８から高圧側熱交換器であるガスクーラ３１に送出される。

図１８（ｂ）は並列直出し運転モードを示す図である。
即ち、第２吐出配管９に取り付けられた第２開閉弁１１は開で、第１吐出配管８に取り付けられた第１開閉弁１０は閉の状態である。
圧縮機起動時において密閉シェル１３が低温状態にある場合は、第２開閉弁１１を開け、また第１開閉弁１０を閉じることで、第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５で高温、高圧冷媒となった冷媒は、それぞれ第２吐出配管９の第１吐出配管部５８、第２吐出配管部５９を通じて密閉シェル１３の外部を吐出され、引き続きその冷媒は、第２吐出配管９、第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出される。

図１９は上記実施の形態の単段圧縮機を用いた各運転モードにおける冷媒の吐出温度と時間との関係を示す図であり、本願発明者が実験により求めた図である。
単段圧縮機の起動時においては、単段圧縮機を構成する、密閉シェル１３、第１吐出マフラ５６，第２吐出マフラ５７、第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５等は、外気温度に等しく、通常運転モードにおいて第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５から吐出する冷媒温度よりも低い。
そのため、並列通常運転モードで給湯機を運転させた場合には、圧縮機を駆動させた第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５から密閉シェル１３内に吐出し、第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出された冷媒温度が、給湯機として要求される出湯温度に達するまでに長時間を要してしまう。
これに対して、並列直出し運転モードの場合、第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５から吐出した冷媒は、密閉シェル１３の内部を通過して冷却されるようなことはなく、第２吐出配管９、第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出されるので、所望の出湯温度を得るのに必要な冷媒の目標設定温度に短時間で達成することができる。

図１９に示した実験から分かるように、一点鎖線で示した並列通常運転モードに比べて、実線で示した並列直出し運転モードの方が、所望の出湯温度を得るのに必要な冷媒の目標設定温度（例えば９０℃）に短時間で達成することができる。

上記実施の形態では、図１７に示すように、第１吐出配管部５８を第１吐出マフラ５６に直接取り付け、第２吐出配管部５９を第２吐出マフラ５７に直接取り付けた例について説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、図２０（ａ）〜図２０（ｄ）に示した例であってもよい。
図２０（ａ）は、第１吐出マフラ５６、第２吐出マフラ５７の開口部１００の近傍に、それぞれ第１吐出配管部５８、第２吐出配管部５９の先端面が位置した例であり、図２０（ｂ）は、第１吐出マフラ５６、第２吐出マフラ５７の近傍に、それぞれ第１吐出配管部５８、第２吐出配管部５９の先端面が位置した例である。
また、図２０（ｃ）、図２０（ｄ）は、何れも第１吐出マフラ５６、第２吐出マフラ５７が除かれており、図２０（ｃ）は軸受４０の近傍に第１吐出配管部５８、第２吐出配管部５９の先端面が位置した例であり、図２０（ｄ）は軸受４０に第１吐出配管部５８、第２吐出配管部５９の先端部を接続した例である。

図２０（ａ）〜図２０（ｄ）の例は、何れも第１吐出配管部５８の先端部が第１圧縮機構部５４の近傍に位置し、第２吐出配管部５９の先端部が第２圧縮機構部５５の近傍に位置しているので、第１圧縮機構部５４、第２圧縮機構部５５から吐出した冷媒は、さほど温度低下することなく、第１吐出配管部５８、第２吐出配管部５９から密閉シェル１３の外部に導出される。

実施の形態５．
図２１は実施の形態５による単段圧縮機の運転状態を示す図である。
この実施の形態では、第１開閉弁１０Ａ、第２開閉弁１１Ａが開度調整可能な、例えばニードル開閉弁が用いられている。
また、モータ１２の周囲の雰囲気の温度を温度センサ（図示せず）で常に検知しておき、その温度センサの値に応じて第１開閉弁１０Ａ、第２開閉弁１１Ａの開度を調整する弁開度調整手段（図示せず）を備えている。
その他の構成は、実施の形態４と同じである。

この実施の形態では、単段圧縮機の起動時において、第２開閉弁１１Ａが全開、第１開閉弁１０Ａが全閉状態で、単段圧縮機が運転を続け、例えばモータ１２の運転上限温度（例えば１２０℃）の近くまで上昇した場合、弁開度調整手段からの信号により、温度センサの値に応じて、第２開閉弁１１Ａは開度が低下し、第１開閉弁１０Ａの開度が零からある開度に上昇する。
このようにすることで、モータ１２側にも、例えば８５〜９０℃の冷媒が温度センサの値に応じて適量流れることで、モータ１２は、運転上限温度を超えることはなく、かつ第１吐出配管８を通じてガスクーラ３１に送出される冷媒の温度を高温に保つことができる。
なお、第１開閉弁１０Ａ、第２開閉弁１１Ａの少なくとも一方が開度調整可能な開閉弁で、他方が例えば電磁弁等の全開または全閉作動する開閉弁であってもよく、第１開閉弁１０Ａまたは第２開閉弁１０Ｂの一方の開閉弁を全開とし、他方の開閉弁の開度を調整して、モータ１２側に流れる冷媒流量と第２吐出配管９に流れる冷媒流量の割合を調整するようにしてもよい。

なお、第２吐出配管９の、第１吐出配管部５８及び第２吐出配管部５９の下流側に第２開閉弁１１Ａを取り付ける代わりに、図２２に示すように、第１吐出配管部５８に開度調整可能な第１開閉弁部６０、第２吐出配管部５９に開度調整可能な第２開閉弁部６１をそれぞれ取り付けてもよい。
また、図１６に示した実施の形態４の第１吐出配管部５８に全開または全閉作動する第１開閉弁部、第２吐出配管部５９に全開または全閉作動する第２開閉弁部をそれぞれ取り付けてもよい。

なお、実施の形態１〜５ではロータリ方式の圧縮機構部を有する圧縮機について説明したが、スクロール、レシプロ、スウィングの各方式の圧縮機構部を有する圧縮機についても、この発明は適用できる。
また、この発明は、ヒートポンプ式給湯機以外の例えば床暖房や浴室乾燥、衣類乾燥機、空調機（暖房時）等にも適用可能で、上記実施の形態１〜５と同様に起動時間を短縮できる効果がある。

１ 低段圧縮機構部、２ 高段圧縮機構部、３ 低段吐出マフラ、４ 高段吐出マフラ、５ 低段吸入配管、６ 低段吐出配管、 ７ 高段吸入配管、８ 第１吐出配管、９ 第２吐出配管 １０，１０Ａ 第１開閉弁、１１，１１Ａ 第２開閉弁、１２ モータ、１３ 密閉シェル、１４ 低段吸入口、１５ 低段吐出口、１６ 高段吸入口、１７ 高段吐出口、２０ 高段吸入配管部、２１ 第３吐出配管、２２ 第３開閉弁、２３ 第４開閉弁、２４ 第５開閉弁、３１ ガスクーラ、３２ 内部熱交換器、３３ 膨張弁、３４ 蒸発器、３５ 流量調整用膨張弁、３６ 中間インジェクション配管、３７ インジェクション開閉弁、４０ 軸受、４１ 回転軸、４２ ローリングピストン、４３ ベーン、４４ スプリング、４５ シリンダ、４６ 吸入口、４７ 吐出口、４８ 中間プレート、４９ 吐出弁、５０ 吸入配管、５１ 吸入マフラ、５２ 第１吸入配管部、５３ 第２吸入配管部、５４ 第１圧縮機構部、５５ 第２圧縮機構部、５６ 第１吐出マフラ、５７ 第２吐出マフラ、５８ 第１吐出配管部、５９ 第２吐出配管部、６０ 第１開閉弁部、６１ 第２開閉弁部、７０ 吸入室、７１ 圧縮室、１００ 開口部、１０１ 分岐点。

Claims (4)

1. 密閉シェル内に、第１圧縮機構部と、第２圧縮機構部と、第１圧縮機構部及び第２圧縮機構部を駆動するモータとが収納され、第１吸入配管部から吸入された冷媒は、前記第１圧縮機構部に吸入、圧縮された後、第１吐出マフラを介して前記密閉シェル内に吐出され、その後、端部が前記密閉シェルに接続された第１吐出配管を通じて外部に送られ、また第２吸入配管部から吸入された冷媒は、前記第２圧縮機構部に吸入、圧縮された後、第２の吐出マフラを介して前記密閉シェル内に吐出され、その後前記第１吐出配管を通じて外部に送られる圧縮機において、
   前記第１吐出配管に設けられた第１開閉弁と、
   前記第１吐出マフラ及び前記第２吐出マフラに接続され、前記第１圧縮機構部及び前記第２圧縮機構部からの前記冷媒を前記密閉シェルの外側を通って前記第１吐出配管の前記第１開閉弁の下流側に導く第２吐出配管と、
   この第２吐出配管に設けられた第２開閉弁と
   を備え、前記第１吐出配管及び前記第２吐出配管に流れる前記冷媒の流量は、前記第１開閉弁、前記第２開閉弁の開閉動作により制御されることを特徴とする圧縮機。
2. 前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、それぞれ全開または全閉作動する弁であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、それぞれ開度調整可能な弁であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記請求項１〜３の何れか１項に記載の前記圧縮機が組み込まれたことを特徴とするヒートポンプ式給湯機。

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